高中二年級上學期物理《交變電流》教學設計

《3.1交變電流》教學設計一、教材分析本節(jié)內容承接前面學習過的法拉第定律的內容。交變電流在生產生活中扮演著十分重要的角色。而正弦式電流又是最簡單和最基本的，它的產生原理是在電磁感應的基礎上進一步提升的。本節(jié)知識是全章的理論基礎，由于與直流電不同，會出現許多新的名詞來描述它。本節(jié)通過實驗來分析交變電流的產生過程。二、教學目標與核心素養(yǎng)物理觀念∶知道交流電產生過程、以及交流電的瞬時值的表達式并能夠解決相關問題?？茖W思維∶通過交變電流瞬時值的推導，體會物理模型建立在物理規(guī)律形成中的作用?？茖W探究：通過對交變電流產生過程及變化規(guī)律的探究，嘗試用科學探究及數學分析的方法研究物理問題，認識數學工具在物理學中的應用。科學態(tài)度與責任∶有將物理知識應用于生活和生產實踐的意識，勇于探索日常生活有關的物理問題。三、教學重難點教學重點：對產生交變電流的物理過程的分析。教學難點：交變電流的變化規(guī)律及應用。四、教學過程本節(jié)微課的內容僅為交變電流的產生這部分。演示：觀察交變電流的方向把兩個發(fā)光顏色不同的發(fā)光二極管"并聯，注意使兩者正、負極的方向不同，然后連接到教學用發(fā)電機的兩端。轉動手柄，兩個磁極之間的線圈隨著轉動。觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況。實驗現象說明了什么?現象：兩個二極管會交替發(fā)光。分析：手搖式發(fā)電機可以產生交流電，發(fā)光二極管具有單向導電性，當電流從上往下流時，右側側二極管發(fā)光。當電流從下往上流時，左側二極管發(fā)光。實驗開始后，不停轉動發(fā)電機把手，兩個二極管會交替發(fā)光，這就說明發(fā)電機產生的交流電電流方向確實在不斷變化。交變電流的產生教學用的交流發(fā)電機，放大來看其實就是一個線圈在磁場中旋轉。那么他為什么能產生交流電呢？1.發(fā)電機的結構為了便于觀察，圖中只畫出了其中的一匝線圈。線圈AB、CD在磁場中逆時針旋轉，磁場方向水平向右。線圈旋轉到現在的位置時，從正前方去觀察這個線圈兒，那么只能看到這個線圈的AD邊。畫出它們的速度方向，可以看到在線圈兒旋轉過程中只有AB和CD邊在做切割磁感線的運動，而BC和AD邊總是沿磁場方向運動。E、F是兩個電刷與K、L兩個導電環(huán)接觸，AB邊連在金屬滑環(huán)K上，CD邊連在滑環(huán)L上。線圈中產生電流通過電刷和導電環(huán)流到外面路上，發(fā)電機的結構就是這樣?？偨Y:線圈旋轉過程中只有AB和CD邊在做切割磁感線的運動產生感應電動勢，而BC和AD邊總是沿磁場方向運動。交流電的產生原理①我們看幾個特殊位置，線圈旋轉到現在的位置時，從正前方去觀察這個線圈兒，那么只能看到這個線圈的AD邊。AB、CD邊都沒有切割磁感線，因此線圈中沒有電動勢，也沒有電流。②當線圈旋轉90度后AB邊向下切割磁感線運動，產生的感應電流的方向根據右手定則可知是由B指向A，即在平面上看那就是打點出來。CD邊向上切割磁感線運動，產生的感應電流的方向根據右手定則可知是由D指向C，即在平面上看那就是打叉進去。所以在線圈中產生的感應電流的方向方向為BADC，電流會從E流出從F流回，進入到DC。③當線圈再旋轉90度時，線圈兒跟開始時一樣也不切割磁感線，使得電動勢為零電流消失。④線圈兒繼續(xù)旋轉90度，此時CD邊向下切割磁感線運動，產生的感應電流的方向根據右手定則可知是由C指向D，即在平面上看那就是打點出來。AB邊向上切割磁感線運動，產生的感應電流的方向根據右手定則可知是由A指向B，即在平面上看那就是打叉進去。所以在線圈中產生的感應電流的方向方向為CDAB，電流會從F流出從E流回，進入到AB?？梢钥吹皆诰€圈兒旋轉的過程中，電流一會兒從E流出F流入，一會兒從F流出E流入，方向在不斷改變，就產生了交流電。3.交流電的方向當θ=90時，即速度方向垂直磁感線方向時，這個時候線框轉到了乙或丁的位置，這時E最大→I也最大。垂直于磁感線方向的速度不斷變化，也就是這個夾角不斷的變化，所以感應電動勢也在變化，感應電流同時發(fā)生變化。最終實驗表明畫出來的圖像是這樣，和前面的波形圖類似。線圈每經過中性面一次，交流電方向改變一